категории В); R2н – нормативное сопротивление, которое равно пределу текучести, определяемому по государственным стандартам и техническим условиям на трубы; 3 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих продольных напряжениях 3 принимают равным единице, а при сжимающих определяют по формуле
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
н |
|
|
|
н |
|
|
|
||
3 |
1 0,75 |
|
кц |
|
|
0,5 |
|
кц |
|
, |
(10.8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
и |
|
|
|
|
mo |
|
|
|
||||
С |
|
mo |
Rн |
|
Rн |
|
||||||
|
0,9 Kн |
2 |
|
|
0,9 Kн |
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
кцн – кольцевые напряжения от рабочего давления |
|
|||||||||||
бА |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
н |
pd |
. |
|
|
|
(10.9) |
||
|
|
|
|
кц |
2 н |
|
|
|
|
|
|
|
Для ор ент ровочного и быстрого определения допустимого |
||||||||||||
радиуса упругого |
зг |
а можно использовать соотношение [3] |
|
|||||||||
|
|
|
|
Rдоп 1000 Dу , |
|
|
|
(10.10) |
||||
где Dу – условный диаметр тру опровода, м.
Действительные радиусы R упругого изгиба трубопровода в вер-
тикальной и горизонтальной плоскостях должны быть больше R . При
Ддоп
R < Rдоп следует применять специальные гнутые вставки труб.
10.1.2. Уточнение толщин стенок труб на отдельных участках магистрального трубопровода
Магистральные нефте- и нефтепродуктопроводыИв целом относятся к третьей или четвертой категории. Поэтому при расчете толщины стенки для них принимают mo = 0,9. Однако отдельные участки магистральных трубопроводов могут иметь иную категорию. Поэтому толщина стенки на этих участках требует уточнения.
Сведения о категориях участков магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов приведены в табл. 10.2.
121
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.2 |
||
|
|
Категории участков магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Категории участков при способе |
|
||||
|
Характеристика участков трубопроводов |
|
|
|
прокладки |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
подземном |
наземном |
надземном |
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
1. Переходы через водные преграды: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
а) |
судоходные – в русловой части и |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
прибрежные участки длиной не менее 25 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
м |
каждый |
(от |
среднемеженного |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
горизонта |
|
воды) |
при |
диаметре |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
трубопровода: |
|
|
|
|
В |
|
- |
|
В |
|
|||
|
части |
|
|
I |
|
- |
|
I |
|
|||||
|
— 1000 мм |
|
более |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
— менее 1000 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
б) |
несудоходные |
ш риной |
|
зеркала |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
воды в межень 25 м |
олее – в русловой |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
более |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
пр брежные участки длиной не |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
менее 25 м каждый при диаметре |
|
В |
|
- |
|
В |
|
||||||
|
трубопровода: |
|
|
|
|
I |
|
- |
|
I |
|
|||
|
— 1000 мм |
|
|
|
|
|
|
I |
|
- |
|
I |
|
|
|
— менее 1000 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
в) несудоходные ш р ной зеркала воды в |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
межень до 25 м – в русловой части, |
|
I |
|
- |
|
I |
|
||||||
|
оросительные и деривационные каналы |
|
I |
|
- |
|
I |
|
||||||
|
г) горные потоки (реки) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
д) поймы рек но горизонту высоких вод |
|
I |
|
- |
|
II |
|
||||||
|
10%-й обеспеченности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
с) участок протяженностью 1000 м от |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
границ горизонтальныхАвысоких под |
|
|
|
|
|||||||||
|
10%-й обеспеченности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2. Переходы через болота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
а) I типа |
|
|
|
|
|
|
II |
|
II |
|
II |
|
|
|
б) II типа |
|
|
|
|
|
|
II |
|
И |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
III |
|
|||
|
в) III типа |
|
|
|
|
ДB B |
I |
|
||||||
|
3. Переходы через железные и |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
автомобильные дороги: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
а) железные дороги общей сети, включая |
|
I |
|
- |
|
I |
|
||||||
|
участки длиной 40 м каждый по обе |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
стороны дороги от осей крайних путей, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
но менее 25 м от подошвы насыпи |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
земляного полотна дороги. |
|
|
|
III |
|
- |
|
II |
|
||||
|
б) |
подъездные |
железные |
|
дороги |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
промышленных предприятий, |
включая |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
участки длиной 25 м каждый по обе |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
стороны дороги от осей крайних путей. |
|
I |
|
- |
|
I |
|
||||||
|
в) автомобильные дороги I и II категорий, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
122
|
|
включая участки длиной 25 м каждый по |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
обе стороны дороги от подошвы насыпи |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
или |
бровки |
выемки |
земляного |
полотна |
III |
|
- |
|
II |
|
||||
|
|
дороги. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г) участки трубопроводов, примыкающие |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
к переходам (через все железные дороги |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
и автомобильные дороги I и II категорий |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
4. Трубопроводы в горной местности: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
а) при укладке на полках |
|
|
|
|
II |
|
II |
|
- |
|
||||
|
|
б) при укладке в тоннелях |
|
|
|
- |
|
I |
|
I |
|
|||||
|
|
5. |
Трубопроводы, |
прокладываемые |
по |
II |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
поливным |
|
орошаемым |
|
землям |
|
- |
|
- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
хлопковых |
р совых плантаций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
6. |
Трубопроводы, |
прокладываемые по |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
распространения |
II |
|
II |
|
II |
|
|||
|
|
вечномерзлых грунтов, |
меющих |
при |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
оттаиван |
осадку свыше 0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
территор |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
7. Переходы через селевые |
потоки |
II |
|
- |
|
II |
||||||||
|
|
и солончаковые грунты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
8. |
Углы пуска |
|
пр ема |
очистных |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
устройств, |
а |
|
также |
|
участки |
I |
|
I |
|
I |
|
|||
|
|
трубопроводов |
длиной |
100 |
м, |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
примыкающие к ним |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
9. |
Трубопроводы, |
расположенные |
I |
|
I |
|
I |
|
|||||||
|
|
внутри зданий и в пределах территории |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
НПС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Трубопроводы, |
|
|
прокладываемые |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
бА |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
по подрабатываемым территориям |
II |
|
II |
|
II |
|
|||||||
|
|
и |
территориям, |
|
подверженным |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
карстовым явлениям |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
11. Нефте- и нефтепродуктопроводы, |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
прокладываемые вдоль рек ширинойД |
|
|
|
|||||||||||
|
|
зеркала воды в межень 25 м и более, |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
каналов, озер и других водоемов |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
рыбохозяйственного |
значения, |
выше |
I |
|
I |
|
I |
|
||||||
|
|
населенных |
пунктов |
и |
промышленных |
|
|
|
||||||||
|
|
|
И |
|
||||||||||||
|
|
предприятий на расстоянии от них до 300 |
|
|
||||||||||||
|
|
м при диаметре труб 700 мм и менее, до |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
500 м при диаметре труб свыше 700 до |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
1000 мм включительно; до 1000 м при |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
диаметре труб свыше 1000 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
123
Для уточнения толщины стенки труб на участках I и II категорий необходимо определить границы этих участков на местности, по которой прокладывается нефтепродуктопровод.
Коэффициент условий работы mo |
= 0,75 для участков нефте- |
продуктопроводов I и II категории и mo |
= 0,6 – для участков категории |
С |
|
В определяет необходимость создания повышенного запаса прочности |
|
нефтепровода по сравнению с участками III и IV категорий. А это, в |
|
свою очередь, став т задачу сравнения рабочего давления на отдельных участках нефтепродуктопровода с разрешенным по условию создания требуемогорисзапаса прочности материала труб [3].
равнен е удобно выполнять графоаналитическим методом, при котором на сжатом профиле нефтепродуктопровода анализируется взаимное расположен е пьезометрических линий, соответствующих предельным (по давлению) режимам эксплуатации нефтепродуктопровода с так называемой эпюрой разрешенных напоров в нефтепродуктопроводе ( . 10.1). Под эпюрой разрешенных напоров понимается совокупность всех точек, отстоящих от линии сжатого профиля на вел ч ну максимального напора (в выбранном масштабе
высот), который допустим в |
по условиям прочности с |
учетом материалатрубопроводе, диаметра и толщины стенки, а также категории |
|
участка нефтепродуктопровода. |
|
А |
|
|
Д |
|
И |
Рис. 10.1 Пример построения эпюры разрешенных напоров
В том случае, если нефтепродуктопровод сооружен из одинаковых труб с постоянной толщиной стенки, а на трассе отсутствуют участки
124
повышенной опасности, эпюра разрешенных напоров полностью копирует сжатый профиль нефтепродуктопровода, только находится выше его на величину максимально допустимого напора (давления) в выбранном масштабе высот.
На участках повышенной опасности (категории В, I и II) эпюра разрешенных напоров также копирует сжатый профиль участка, но при той же толщине стенки труб расположена ближе к линии профиля, так как макс мально допустимый напор (давление) на этом участке уменьшается.
Так м образом, эпюра разрешенных напоров, в целом копируя |
|
сжатый проф ль нефтепродуктопровода, на границах участков раз- |
|
С |
зменяется скачком. Этот скачок на участках по- |
личной категор |
|
вышенной категор |
при неизменной толщине стенок труб и марки |
стали направлен вн з, а в случае увеличения толщины стенки трубы или |
|
применен я |
прочной стали может быть уменьшен, равен нулю |
произойдет пересечение с пьезометрической линией падения напора.
даже направлен вверх. [3] |
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
Вел ч ны макс мально допустимых напоров для участков раз- |
|||||||
личных категор й, нео ходимые для построения эпюры разрешенных |
|||||||
напоров всего нефтепродуктопровода, определяются по формуле |
|
||||||
|
|
2 R |
|
|
|
|
|
более |
1 |
|
|
|
|
||
Hmax |
|
|
|
|
. |
(10.11) |
|
gn (D |
2 |
н |
) |
||||
1 |
н |
|
|
|
|
||
При анализе взаимного расположения пьезометрических линий |
|||||||
предельных режимов эксплуатации нефтепроводов и эпюры разре- |
|||||||
шенных напоров принимаетсяАрешение об изменении толщины стенки |
|||||||
труб или применении более прочных сталей в том случае, если |
|||||||
пьезометрические линии предельных режимов на каком-либо участке |
|||||||
пересекаются с эпюрой разрешенных напоров. Участки, прилегающие к |
|||||||
насосным станциям, относятся к категории повышенной опасности. |
|||||||
Д |
|
||||||
Поэтому в конце перегона эпюра разрешенных напоров имеет скачок |
|||||||
вниз. Точно такой же скачок будет на эпюре и в начале перегона, т.е. |
|||||||
|
|
|
И |
||||
Поэтому в начале перегона применяют трубу с большей толщиной стенки, или используют более прочную сталь. Значение новой толщины
стенки трубы вычисляется по формуле
\ |
|
n D H| |
g |
|
. |
(10.12) |
|
|
1 |
н max |
|
|
|||
|
|
| |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
2 |
n1Hmax g |
|
|||||
R1 |
|
|
|||||
Затем оно округляется до ближайшего большего стандартного значения 1.
125